Category Archives: Recycling

Garden tap

Begrip, manipuleerbaarheid, effectiviteit

Wanneer je iets wilt veranderen in z’n werking, dan moet je in de eerste plaats de werking van het proces begrijpen. Dit begrip geeft een idee over de mogelijkheid om het proces inderdaad te veranderen, wat niet altijd het geval hoeft te zijn. Dit begrip geeft ook een idee over de effectiviteit van de voorgenomen verandering; wanneer de maatregel weinig effectief of geheel niet mogelijk is, dan kun je hem maar beter niet nemen. Dit geldt in het algemeen en daarmee ook voor de milieuproblemen van deze tijd.

Kennis van tendenzen van afzonderlijke processen, zoals over klimaatverwarming, afnemende biodiversiteit, of grondstoffen uitputting, geven wel het nodige begrip over de wijze waarop, bijvoorbeeld, klimaatverwarming ontstaat en verband houdt met onze productie van kooldioxide, maar de maatregelen daartegen falen wanneer deze productie niet wordt bekeken vanuit de maatschappelijke processen die dit als gevolg hebben. Wanneer we dus niets aan de maatschappelijke processen zelf doen, maar deze zelfs blijven stimuleren, dan blijven we evenveel of zelfs meer kooldioxide produceren, wat we verder ook doen. Vanwege bevolkings- en maatschappelijke groei zal het gebruik van fossiele brandstoffen tot 2050 met 80% stijgen, met alle gevolgen van dien.

Elk mens verbrandt individueel koolhydraten uit plantaardig en dierlijk voedsel en produceert daarmee kooldioxide. De maatschappij, die we met elkaar vormen als gezamenlijk overlevings instrument, verbrandt om zijn benodigde energie te verkrijgen eveneens koolhydraten, zij het die van fossiele plantenresten. Ook de maatschappij produceert dus onvermijdelijk kooldioxide. We kunnen dus wel zuiniger doen, minder vlees eten, onze huizen beter isoleren, de thermostaat wat lager afstellen en minder autorijden en vliegen, maar er blijft altijd een basis hoeveelheid van energieverbruik bestaan. Door die hoeveelheid blijven we kooldioxide produceren en daarmee het klimaat opwarmen. Overigens, om dat plantaardige en dierlijke voedsel te krijgen, moeten we veel fossiele energie gebruiken zodat we in feite ook voor ons voedsel voor een groot deel teren op fossiele brandstoffen, en daarmee dus extra kooldioxide produceren. Dit terwijl onze mondiale aantallen nog steeds exponentieel stijgen, waarvoor een per hoofd exponentieel stijgende industriele productie en maatschappelijke organisatie nodig is. We kunnen door zuinig gedrag energie besparen, maar een dergelijke besparing als lineair proces zal al snel achterblijven bij het dubbel exponentieel stijgend verbruik. Dit inzicht in het mechanisme van kooldioxide productie toont dat besparingsmaatregelen lastig te nemen zijn en weinig effectief zullen blijken.

De huidige milieuproblemen betreffen effecten van een onderliggend proces dat we direct moeten aanpakken om ze te verkleinen of te elimineren. Een effect is tenslotte slechts een symptoom dat we niet als zodanig moeten bestrijden; het wordt dweilen met de kraan open. Wanneer we, bijvoorbeeld, een ondergronds fossiel waterbekken uitputten, zoals we dat op grote schaal doen, dan kunnen we dit proces niet effectief manipuleren zonder tegelijkertijd de oorzaak, overgebruik van water, weg te nemen. We kunnen niet wat minder gebruiken, want dan komt, bijvoorbeeld, de landbouw tekort. Natuurlijk moeten we wel misbruik van water blijven bestrijden, zoals watergebruik voor hoge fontijnen in Amerikaanse woestijnachtige gebieden; misbruik valt effectief te manipuleren.

Hierbij moeten we ons realiseren dat 90% van het watergebruik naar de landbouw toe gaat. Zoals we ons ook moeten realiseren dat we rond de 80% fossiele brandstof moeten blijven gebruiken, als dat percentage in de loop van de tijd al niet verder toeneemt. Ook moeten we blijven recyclen, steeds meer dan nu al gebeurt. Maar ook recyclen laat een deel van de oorspronkelijke grondstoffen ongebruikt en zal andere, nieuwe kosten. We laten hierbij dus de werkelijke oorzaak van grondstof en afvalproductie buiten beschouwing, de grote en nog steeds groeiende aantallen van ons. Daarheen gaat het grootste deel van het gebruik, en dat produceert het afval.

Er bestaan ook processen van lange termijn, zoals die van reproductie verlaging, van aanpassing van maatschappelijke omvang, en ook van klimaat en zeespielgelstijging. Demografische en maatschappelijke aanpassingen zullen enkele eeuwen bestrijken, terwijl het klimaat, wat we ook doen, wel vele millennia warmer zal blijven; de zeespiegelstijging zal zelfs vele miljoenen jaren naijlen. Hieraan valt niets te manipuleren. Het probleem hierbij is dat dit soort processen cumulatief zijn, wat betekent dat ze beetje bij beetje groeien en dus maar langzaam op gang komen. Kooldioxide, bijvoorbeeld, wordt slechts langzaam aan de lucht toegevoegd en heeft dus langzaam effect. Dit zet vervolgens het smelten van polair ijs in gang, wat weer langzamer gaat en vele eeuwen beslaat. Kooldioxide zelf zal slechts langzaam, over tienduizenden jaren, pas uit de lucht verdwenen zijn, en al die tijd het klimaat aan de polen blijvend verwarmen. Wanneer daar het ijs smelt zal het miljoenen jaren vergen een ijspakket zoals nu opnieuw te gaan vormen, met uiteindelijk hetzelfde effect op het klimaat.

Onze maatregelen van nu bepalen dus, of een korte, of een heel lange toekomst en daarmee uiteindelijk het leven op aarde, ook ver na het bestaan van de mens.

Balancing balls Newton's cradle

Een stoffelijk perpetuum mobile

Iedereen heeft wel van perpetuum mobile gehoord en ook van het onmogelijke bestaan daarvan. Je zou, bijvoorbeeld, een machientje een zetje kunnen geven dat vervolgens eeuwig zou kunnen doordraaien. Dit kan niet doordat er altijd wel ergens wrijving zal optreden, bij de asjes, tegen de omringende lucht en dergelijke. Volgens Newton blijft een voorwerp wel in zijn actie volharden tenzij er een kracht is die daar verandering in brengt. Dat laatste gebeurt dus met wrijving in zo’n machientje. Mocht echter een raket het zonnestelsel verlaten, dan zijn de omringende krachten die er op inwerken veel kleiner en zal hij dus veel langer volharden in zijn vaart en zijn richting.

Recycling lijkt een moderne variant te zijn op dit thema: in plaats van een energetisch probleem, hebben we nu echter een stoffelijk. Zouden we materie voor 100% kunnen recyclen dan zouden de komende grondstoffentekorten uit de wereld geholpen zijn. Wat de stoffen zelf betreft, zou dat misschien wel denkbaar zijn: we halen gewoon de stoffelijke onderdelen van een gebruikt voorwerp uit elkaar en voegen ze in een nieuwe combinatie weer samen in een nieuw voorwerp. Zo gesteld is dat denkbaar. Volledige recycling, een stoffelijk perpetuum mobile. Maar is dat ook echt mogelijk? En is het alleen maar een stoffelijk probleem, of kleven er ook nog energetische problemen aan vast waardoor we via een omweg opnieuw in de oude, energetische perpetuum mobile discussie verzeild raken? Eerst naar het puur stoffelijke aspect gekeken.

Ik denk dat er altijd, bij elk gebruik van een voorwerp, hoe het er ook uitziet en hoe groot of klein het ook is, hoe goed het ook gesmeerd wordt, altijd wrijving ontstaat waardoor het slijt. Zonder stofzuigen verstoft een kamer, ook wanneer je een tijdje weg bent geweest, zie je nog overal stof. De hermetisch afgesloten koningskamers in piramiden zijn waarschijnlijk niet zo stoffig achter gelaten als ze na een aantal eeuwen zijn gevonden. Kleine deeltjes laten geleidelijk aan los en dwarrelden neer. En tijdens normaal gebruik slijten stoelen, kleren, autodeuren: ze worden sleets of ze gaan rammelen; het is een raadsel waar het afgesleten materiaal bleef. Vaak, echter, kun je het ruiken: je ruikt stoffen waarmee stoelen bekleed zijn, of je ruikt metaaldeeltjes in staalfabrieken. Dit stofverlies van metalen in de atmosfeer neemt onverwacht grote vormen aan: tussen 1850 en 1990 is naar schatting alleen al van nikkel 133.140 ton verdampt. Deze hoeveelheid varieert natuurlijk, onder invloed van verschillende behandelingen bij een en hetzelfde materiaal, en ook tussen diverse materialen. Wel geeft het een indruk van materiaalverlies aan, en van de onmogelijkheid van een stoffelijk perpetuum mobile. Er is altijd verlies; niets blijft hetzelfde.

Er kleeft ook een energetisch aspect aan recycling: om van de ene toepassing een andere te maken kost energie. Het uit elkaar halen en weer in elkaar zetten van een stoel kost energie, vooral wanneer we dit doen volgens een ander ontwerp. In dat laatste geval verliezen we ook een deel van het materiaal, of we houden wat onbruikbaars van de vorige stoel over. Dit ligt allemaal voor de hand.

Op het moleculaire vlak is dat wat lastiger te zien, hoewel het principe gelijk is. Wanneer zuurstof en waterstof met elkaar reageren, dan komt daar energie bij vrij, zoveel zelfs dat de reactie een knal kan geven, vandaar de naam knalgas voor het mengsel. Na die reactie, echter, is het product, water, stabiel: met het verlies van de warmte is het energiearm. Het splitsen van water bij de fotosynthese planten, bijvoorbeeld, kost veel zonne-energie. Dit geldt voor veel verbindingen: we moeten er energie bij doen om moleculen te splitsen en daarna weer reactief te krijgen. Recycling kost in het algemeen veel energie, en dit op het moleculaire vlak tevens in een bepaalde vorm, chemo-elektrische energie. Dit maakt recycling erg kostbaar, vooral wanneer energie schaarser gaat worden.

Bij mengsels van metalen, legeringen, ligt het iets gemakkelijker, maar ook hier kost het energie om de bestanddelen te scheiden, exponentieel meer energie naarmate we de overblijvende stoffen zuiverder willen krijgen. Deze zuiverheid is nodig voor de kwaliteit van de legering en deze kwaliteit neemt dus af naarmate er meer ronden van recycling zijn gepasseerd: er blijft altijd iets van de vorige toepassing achter.

Over het algemeen wordt er bij discussies over de mogelijkheid van recycling weinig tot geen aandacht besteed aan het energetische aspect, terwijl het daar in de regel om draait. Wanneer we dus naar een recyclingmaatschappij zouden gaan, dan zal dit aspect zwaar op het al bestaande energiebudget gaan drukken. Het is de vraag of we op tijd zoveel energie kunnen opwekken, op welke manier dan ook, om aan de totale wens te voldoen.

De bestaanbaarheid van een stoffelijk perpetuum mobile hangt uiteindelijk op energie, waar geen perpetuum mobile geldt.

beek

Recycling in de natuur

In de oecologie, de biologische wetenschap die de levensomstandigheden van organismen bestudeert, wordt er ook over nutriëntencycli gesproken: het afval van de een wordt het voedsel van de ander. Zo gaat er niets verloren, maar blijft alles in een eeuwige kringloop besloten. En dat eeuwig mogen we zelfs redelijk letterlijk opvatten: de hoeveelheid materiaal waar het leven uit put vormt maar een heel dun laagje op de bovenste korst van de aarde, en toch wordt het al miljarden jaren gebruikt. Zonder recycling zou de gebruik ervan maar een paar duizend jaar hebben genomen. Dan moet het recyclingproces wel voorbeeldig goed zijn, zo goed dat we het als mensen zo goed mogelijk moeten nadoen in ons systeem van verbruik.

Maar is het natuurlijk systeem wel zo goed, heeft het ook zo z’n beperkingen? Of overdrijven we dat wat? Is het wel 100% efficiënt, een efficiëntie waar we zelf ook naar moeten streven? Het Darwiniaanse evolutiemodel is op optimalisatie gebaseerd, een proces dat uiteindelijk op 100% moet uitkomen. Maar wanneer we naar de efficiëntie van het fotosynthese proces kijken, dan blijkt dat slechts 1% van de zonne-energie wordt gebruikt, de rest gaat verloren. Optimalisatie betekent namelijk ook: het is wel genoeg, waarom nu nog meer? Het is geen maximalisatie.

Zo’n drie miljard jaar geleden vond een grote geologische revolutie plaats waardoor van energetische zelfvoorziening op zonne-energie moest worden overgegaan. Dit luidde de tijd van de fotosynthese in: met licht energie konden bepaalde chemische verbindingen worden verbroken die in een volgende stap van recycling weer werden hersteld. Bij het herstel kwam de gebruikte energie dan weer vrij. De eerste recyclingstap vinden we bij planten, de tweede bij dieren en schimmels. Als chemische tussenstap kwam daar tijdelijk zuurstof bij vrij, de reden waarom ook wij, met andere dieren, nog altijd zuurstof inademen. Met deze zuurstof herstellen we de oorspronkelijke verbinding, wat de energie oplevert waardoor wij lopen, schrijven, warm blijven, kinderen krijgen. Maar de chemische efficiëntie van deze cyclus is minder dan 100%, zodat de laatste 2,7 miljard jaar de zuurstof zich ophoopte, eerst in de lucht, daarna ook in het water. Steeds ingewikkelder levensvormen ontwikkelden zich. Uiteindelijk vormden deze verstevigende schelpen en beenderen van kalk, een verbinding die bij hogere concentraties van zuurstof stabiel is. Al deze kalk van al deze dieren bleef daarna onverteerd liggen waardoor zich eerst dikke kalklagen vormden, en deze de latere bergen van honderden, duizenden meters hoog. Zo stevig was die kalk dat voor dieren, de slappe plumpuddingen van vroeger, landleven mogelijk werd. Eerst aten ze elkaar en ook wieren, maar die wieren ontwikkelden zich tot rechtopstaande bomen, tientallen meters hoog, in bossen continenten bedekkend. Voor hun groei gebruikten die bomen, als wieren en andere planten, kooldioxide die ze in ook weer verstevigende cellulose en lignine omzetten. Ook voor hen stelde het landleven z’n eisen. Lignine, echter, was een nog onbekende verbinding in de biologische natuur. Het bleef dus ongebruikt achter en vormde wereldwijde, dikke lagen van steenkool. De zuurstof, in de volgende stap van het recyclingproces, bleef daardoor ook ongebruikt en hoopte zich verder op in de lucht dan voorheen. Dieren tierden toen welig, waarbij nog meer kalk werd gevormd, een verbinding waarvoor, net als bij planten, kooldioxide aan de lucht wordt onttrokken. De hoge atmosferische concentraties daarvan verminderden drastisch, met een factor tienduizend, allemaal opgeslagen in kool en in kalk. Zo groeiden de continenten in dikte en omvang. Lagen, bergen van afval door organismen gevormd. Aan de recycling van grondstof onttrokken.

Geen enkel organisme afzonderlijk is 100% efficiënt: recycling van afval moet in samenwerking van organismen worden gedaan. Alle organismen produceren hun afval, dat vervolgens als voedsel voor heel andere dient. En dan gaat dus een deel daarvan ook weer verloren, telkens een beetje, maar over de geologische tijd toch heel veel.

En bij dit alles verbruiken de organismen weer energie, energie die ze eerst verkregen uit het milieu, en later van buiten de aarde, van het licht van de zon. Deze energie wordt verwerkt en verlaat eerst het organisme en vervolgens de aarde, terug in het koude heelal. De aarde, daartegenover, is gehuld in een roodachtige gloed van warm leven. Organismen zijn stromen van energie en van grondstof, aan de ene kant van het levensproces komt het er in, aan de andere kant gaat het er uit. Alles is tijdelijk, alles wordt afval. Honderd procent recycling komt nooit voor.

Wij mensen kunnen ons spiegelen aan de natuur, maar we mogen niet denken dat daar alles perfect is, dat is het nergens. En vooral: zelf, in ons eentje, zal het niet lukken, ook wij zijn en blijven afhankelijk van anderen, van andere organismen in de natuur. Zoals de eerste bomen op aarde, zo produceren ook wij onze nieuwe verbindingen, onbekend in de natuur, los van de recycling. Ze kunnen niet worden herkend, niet worden opgenomen in een algemeen schema; ze blijven dus achter als afval. Afval voor komende eeuwen. En wij komen tekort.

Reproductie

Verminderen van de reproductiesnelheid: Ja, maar hoe?

Een toenemend aantal mensen over de wereld maakt zich zorgen over het snel groeiende aantal mensen op aarde, dit in het licht van de eindigheid van de grondstoffen die we voor die groei en het in stand houden van de toekomstige aantallen nodig hebben. Aan de andere kant, je kunt ook meer hoopvolle geluiden horen: het aantal zou zich omstreeks 2050 stabiliseren rond de 9 of 10 miljard en vervolgens in 2100 rond de 11 miljard. En, nog hoopvoller: de reproductiesnelheid neemt de laatste paar decennia in de meeste landen af, en duikt zelfs in vele landen tot soms ver onder de vervangingswaarde. Dan neemt de bevolkingsomvang dus af. Dit wijzen modellen en getallen van de Verenigde Naties uit. Even terzijde: je moet dan natuurlijk wel weten dat dit een soort gemiddelde uitkomst is, waarbij er ook schattingen bestaan over de meest gunstige en de meest ongunstige ontwikkelingen. De breedte van het variatiegebied tussen deze schattingen geeft de mate onzekerheid ervan aan, en die is niet gering. Bovendien, de modellen gaan er ook vanuit dat de huidige tendensen ongewijzigd blijven, waar je, gezien dezelfde schattingen die er in het verleden zijn gemaakt, ernstig aan kunt twijfelen.

Maar stel dat ons mondiale aantal zich zou stabiliseren rond een bepaald niveau, wat betekent dat dan, weer gezien in het licht van de eindigheid van de benodigde grondstoffen. Hoe lang kun je dan op dat niveau blijven? En, sterker nog, hoe lang zou je er op willen blijven zitten? En onder welke levensomstandigheden zou dat dan moeten? Dezelfde of zelfs betere omstandigheden dan de huidige? Of slechtere? Verder: Kan recycling voor de volle 100% toegepast worden, of kan er slechts een lager percentage van de oorspronkelijke grondstoffen op die manier teruggewonnen worden? En ook, hoeveel vertraagt een beperkte recycling dan het totale verbruik? Welke terugwin-percentages gelden voor verschillende typen van grondstoffen, met name die welke er essentieel zijn geworden voor onszelf en voor de organisatie van de maatschappij, zoals kalium en fosfor, en bepaalde zeldzame metalen, respectievelijk? Hoeveel tijd winnen we er mee van de tijd die we nog over hebben? Wanneer moeten we er uiterlijk krachtig mee beginnen? Hoe lang hebben we nog, met of zonder recycling? Wat gaan we doen met de gewonnen tijd? Andere, meer structurele en op lange termijn meer effectieve maatregelen nemen? Mochten de grondstoffen toch ontoereikend blijken, op welk niveau van aantallen mensen op aarde kunnen we dan doorgaan, en voor hoe lang? Wat zijn de vooruitzichten, bovenal de plannen? Het gaat hier tenslotte om het leven en welzijn van vele miljarden mensen!

Allemaal onontkoombare vragen, maar ook vragen die je praktisch nooit, of helemaal nooit, gesteld ziet, en zeker niet beantwoord. Deze vragen betreffen alleen de mogelijkheid van de stabilisering van onze aantallen. Maar als we de reproductie willen verminderen om de aantallen te laten afnemen, hoe moet dat dan? Weten we dat, en, belangrijker, kunnen we er wel invloed op uitoefenen zonder rigoureuze, niets ontziende maatregelen te nemen die tegelijkertijd ook onze huidige waarden en wijze van leven drastisch kunnen veranderen? Zodanig zelfs dat we ons kunnen afvragen of deze maatregelen het leven dan nog wel de moeite waard maken. Niet iedereen kan zich het stringente een-kind beleid in China voorstellen, terwijl er mogelijk nog stringentere maatregelen zullen moeten worden genomen, afhankelijk van de snelheid van bevolkingsafname die nodig blijkt.

Velen suggereren dat met het geven van educatie aan vrouwen de maatschappij op deze manier beïnvloed kan worden. Tenslotte bestaat er een relatie tussen dit educatieniveau en de vermeerderingssnelheid van de bevolking van een land. Maar bepaalt deze educatie nu de maatschappij dusdanig dat de reproductiesnelheid per vrouw omlaag gaat, of is, omgekeerd, in de betreffende landen de maatschappij veranderd en wel zo dat zowel meer vrouwen onderwijs volgen alsook hun reproductiesnelheid omlaag gaat? Iedereen weet, bijvoorbeeld, dat het prijsniveau in de Westerse landen zo hoog is geworden dat vrouwen de eerste jaren wel mee moeten werken bij het vormen van een gezin, het zorgen voor goede huisvesting, en dergelijke. Bovendien is later het onderhoud, de opvoeding en het onderwijs van kinderen kostbaar, waardoor men zich maar een beperkt aantal kinderen kan veroorloven. Vroeger, ook, bestonden er verschillende vormen van sociale druk om veel kinderen te krijgen die nu zijn weggevallen. Daarnaast gaat het natuurlijk niet alleen om de educatie van vrouwen, maar moeten ook mannen vaak drastisch veranderen en het andere gedrag van vrouwen accepteren, wat lang niet altijd gemakkelijk is. Zelfs niet in het in dit opzicht vooruitstrevende Nederland. En zelfs dan: hoeveel moeten we ons gezamenlijke gedrag veranderen, en ook hoe om tot een gewenste of noodzakelijke vermindering van onze aantallen te komen? Is educatie van zowel vrouwen als mannen wel genoeg? Wat is er nodig en hoe snel denken we dat doel te bereiken? Naast deze mogelijkheid om de snelheid van reproduceren te verminderen zijn er nog meer bedacht, maar geen ervan is algemeen aanvaard. Een ervan is de meer intensieve communicatie van mannen en vrouwen door radio, TV, of mobiele telefonie.

Alles bij elkaar blijven we met de vraag zitten hoe onze toekomst er uit zal zien, zowel wanneer de aantallen zich inderdaad zullen stabiliseren, of wanneer en hoe ze zullen gaan of moeten afnemen.